政务中心办公楼设计毕业设计.doc

武昌区政务中心办公楼设计 THE DESIGNMENT OF WU-CHANG OF GOVERNMENT CENTER OFFICE BUILDING 摘 要 我此次毕业设计的题目为武昌区政务中心办公楼设计，设计内容包括建筑设 计和结构设计两大部分。建筑为五层现浇框架结构，建筑总高度为 19.8 米，总 建筑面积约为 3900 平方米。 建筑设计方面，设计主要完成了建筑物的平面、立面以及剖面设计。该办公 楼平面布局时首先考虑了办公楼行政办公的功能需求。除此之外，又综合考虑了 结构设计方案以及基础选型等；在这部分中，建筑和结构设计是相结合来做的。 结构设计主要进行了结构方案中框架 4 轴框架的结构设计。在确定框架的布 局之后，先进行了层间荷载代表值的计算,接着利用顶点位移法求出自振周期， 然后按底部剪力法计算水平地震作用的大小，进而求出在水平荷载作用下的结构 内力（弯矩、剪力、轴力） 。接着计算竖向荷载（恒载及活荷载）作用下的结构 的内力，找出最不利的内力组合。然后选取最安全的结果计算配筋并绘图。此外 还进行了结构方案中的室内楼梯的设计并完成了平台板，梯段板，平台梁等构件 的内力和配筋计算及施工图的绘制。 关键词： 框架结构 结构设计 抗震设计 I Abstract My graduation design topic for Wu-chang of government center office building design, design including architecture design and structure design of two parts. The building for five level frame structure, building a total height of 19.8 m, a total construction area of 3900 square meters. Building design, the main finished building plane, elevation and profile design. The office building layout first consideration when the administrative office of the functional requirements of the office building. In addition, and considering the structure design, and basic selection, etc; In this part, construction and structure is the combination to do. Structure design of the main structure scheme of frame 4 axis of the seismic design framework. In determining the layout of the framework, after the first layer of the values of the representatives between load calculation, then use the vertex displacement method from for vibration periods, and then press the bottom shear method for calculation of horizontal seismic load size, and then find out under horizontal loads of internal force of the structure (moment, shear force and axial force). Then the vertical load calculation (constant load and live load) under the action of an internal structure, find out the most unfavorable set or a group of internal force combination. Select the security of the calculation results reinforcement and drawing. In addition to the structure of the solution of indoor stair design and complete the flat bedplate, ladder period of board, platform beam and other components of the internal force and reinforcement calculation and construction drawings. Key words: framework structure the structure design seismic design 目 录 摘 要 ABSTRACT 绪 论1 1 设计基本资料2 1.1 初步设计资料2 1.2 采光、通风、防火设计2 1.3 建筑细部设计3 1.4 方 案 构 思3 1.5 设 计 过 程3 2 框架计算简图5 2.1 构件尺寸确定5 2.2 一榀框架计算简图5 3 重力荷载代表值计算7 3.1 恒荷载计算7 3.2 活荷载计算8 3.3 墙自重8 3.4 集中于各楼层标高的重力荷载代表值10 i G 4 横向框架侧移刚度验算.12 4.1 框架梁柱的线刚度计算.12 4.2 计算柱的侧移刚度.13 5 水平荷载作用下框架内力、侧移计算.16 5.1 水平地震作用计算.16 5.2 横向自振周期计算.17 5.3 水平地震作用及楼层地震剪力计算 .18 5.4 水平地震作用下的位移验算.19 5.5 平地震作用下的框架内力计算21 5.6 风荷载作用下框架结构内力和侧移的计算27 6 竖向荷载作用下内力计算33 6.1 框架结构的荷载计算33 6.2 恒荷载作用下框架的内力计算37 6.3 活荷载作用下框架的内力计算43 7 框架结构内力组合47 7.1 梁内力组合47 7.2 柱内力组合69 7.3 梁端剪力设计值调整84 7.4 柱端弯矩设计值调整87 8 框架梁柱正、斜截面配筋计算89 8.1 钢筋材料89 8.2 梁配筋89 8.3 柱配筋 96 9 板配筋计算110 9.1 设计资料110 9.2 板配筋计算110 10 基础配筋计算122 10.1 设计资料122 10.2 基础设计计算127 致 谢132 参考文献133 附 录134 0 绪 论 “武昌区政务中心办公楼设计”依照的是华中科技大学武昌分校毕业设计要 求编写的毕业设计。内容包括建筑设计、结构设计两部分。 本设计采用的是现浇框架结构，框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分 析其受力，采用不同的方法分别计算出各种荷载作用下的弯矩、剪力、轴力，然 后进行内力组合，挑选出最不利的内力组合进行截面的承载力计算，保证结构有 足够的强度和稳定性。在对竖向荷载的计算采用了分层法，对水平荷载采用了 D 值法，对钢筋混凝土构件的受力性能，受弯构件的正截面和斜截面计算都有应 用。 建筑设计中建筑图如底层及标准层平面图、顶层平面图、主要立面图、剖面 图要满足相关规范的要求，根据实际情况选择建筑方案，考虑到实用、美观、符 合教学目的等等各方面要求。 结构设计中根据承重框架布置方向的不同，框架的结构布置方案有横向框架 承重、竖向框架承重、纵横向框架承重。多层框架是超静定结构，在计算内力之 前，必须先确定杆件的截面形状、尺寸和惯性矩。结构设计包括结构计算和绘制 结构图两方面。 在整个设计中，需要同时能满足建筑设计和结构设计要求。使整个建筑物在 建筑功能、物质技术条件和建筑形象上统一、协调。 1 1 设计基本资料 1.1 初步设计资料 （1） 工程名称：武昌区政务中心办公楼。 （2） 工程概况：总建筑面积约 3900，建筑总高为 19.80m,办公楼为 5 层，室内外高差为 0.45m。 （3） 抗震设防烈度：7 度设防，设计地震分组第二组。 （4） 基本风压: 0.35kN/。 （5） 地面粗糙程度：C 类, 类建筑场地。 （6） 地质资料：地基承载力特征值 300kPa,不考虑地下水影响。 （7） 建筑安全等级：级。 （8） 材料使用： 混凝土：梁板柱均使用 C30 混凝土。 钢筋：纵向受力钢筋采用热轧钢筋 HRB335,箍筋采用热轧钢 筋 HPB300。 墙体： a. 外纵墙采用 250 厚加气混凝土砌块（5.5kN/m3） ，一侧墙体为水刷石 墙面（0.5kN/）,一侧为 20厚抹灰（17kN/） ； b. 内隔墙采用 200 厚蒸压粉煤灰加气砼砌块（5.5kN/m3）,两侧均为 20mm 厚抹灰。 c. 卫生间隔墙采用 200 厚蒸压粉煤灰加气砼砌块（5.5kN/m3） ，两侧贴 瓷砖（0.5kN/） 。 1.2 采光、通风、防火设计 （1） 采光、通风设计 在设计中选择合适的门窗位置，取得良好的效果以便于通风。 2 （2） 防火设计 本工程耐火等级为二级，建筑的内部装修、陈设均应做到难燃化，以减少火 灾的发生及降低蔓延速度，公共安全出口设有两个，可以方便人员疏散。楼梯间 应采用封闭式，防止烟火侵袭。在疏散门处应设有明显的标志。各层均应设有手 动、自动报警器及高压灭火水枪。 1.3 建筑细部设计 （1） 建筑热工设计应做到因地制宜，保证室内基本的热环境要求，发挥 投资的经济效益。 （2） 建筑体型设计应有利于减少空调与采暖的冷热负荷，做好建筑保护 结构的保温和隔热，以利节能。 （3） 采暖地区的保温隔热标准应符合现行的民用建筑节能设计标准 的规定。 （4） 室内应尽量利用天然采光。 （5） 为满足防火和安全疏散要求，在建筑中间有一部楼梯。 （6） 办公楼内的布置与装修以清新自然为主，卫生间的地面铺有 防滑地板砖，墙面贴瓷砖。 1.4 方案构思 设计采用目前国内通用的钢筋混凝土结构。本设计为总体规划中的单体建筑， 设计中充分考虑到总体规划提出的要求、建筑高度、抗震设防烈度和周围环境的 关系，确定本结构为规则有序的板式结构，建筑平面布置简单、规则、对称、长 宽比不大，对抗震有利，结构具有较好的整体性；同时考虑到结构不同使用功能 的需求，建筑平面布置较为灵活，可以自由分割空间，选用框架结构；立面注意 对比与呼应、节奏与韵律，体现建筑物质功能与精神功能的双重特性。如图 1.1 所示。 1.5 设计过程 建筑设计根据建筑用地条件和建筑使用功能、周边城市环境特点，首先设计 建筑平面，包括建筑平面选择、平面柱网布置、平面交通组织及平面功能设计； 其次进行立面造型、剖面设计。本设计满足建筑单位的使用要求，技术措施合理， 3 同时，通风、采光、消防等技术指标均满足相应的规范和规定。 图 1.1 结构平面布置图 4 2 框架计算简图 2.1 构件尺寸确定 (1) 主梁截面尺寸确定 AB,CD 跨: L=6600 mm，h=(1/81/14)L, L=470825 mm，取 h=500 mm； b=(1/31/2)h=167250mm，取 b=250 mm。 BC 跨: L=3000 mm，取 h=500mm，b=250mm。 主梁截面 bh=250 mm500 mm。 (2) 次梁截面尺寸确定 h=(1/121/18)L=367550 mm，取 h=400 mm； b=(1/31/2)h,取 b=200mm。 次梁截面 bh=200 mm400 mm。 (3) 板厚确定 板厚度，且考虑到埋设管线等原因，取 h=120 mm。 11 4050 hL 板 （） (4) 柱截面尺寸确定 一般可通过满足轴压比限值进行截面估算，此政务办公楼抗震等级为三级， 7 度设防，柱轴压比限值为 =0.85，各层重力荷载代表值近似取 14 kN/m。 N 由结构平面布置图得中柱的负载面积为 4.85.35=25.68 m2。 竖向荷载产生的轴力估计值为=2381.4 kN v N592.2505 . 1 1425 . 1 估算公式：柱截面面积195919.4 mm2 3 . 1485. 0 10 4 . 2381 3 CN f N A 选柱截面为 bh=450 mm450 mm。 2.2 一榀框架计算简图 (1) 一榀框架计算简图 框架柱嵌固于基础顶面。底层柱高从基础顶面算至二楼楼面，室内外高差为 5 450 mm，基础顶面至室外地坪取 1000 mm，故底层柱高为 5350 mm，其余层柱 高为 3600 mm。由此可绘制出框架计算简图如图 2.1 所示。 图 2.1 一榀框架计算简图 6 3 重力荷载代表值计算 3.1 恒荷载 （1） 屋面 防水层（刚性）：30 厚 C20 细石混凝土防水 1.0kN/m2 防水层（柔性）：三毡四油铺小石头 0.4kN/m2 保护层： 20 厚 1:2.5 水泥砂浆抹面 0.0220=0.40 kN/m2 找平层： 20 厚 1:2.5 水泥砂浆找平 0.0220=0.40 kN/m2 找坡层： 20 厚（最薄处 1:8）水泥憎水膨胀 珍珠岩找 3%坡 0.0214=0.28 kN/m2 保温层： 50 厚泡沫玻璃板 0.051.4=0.07kN/m2 结构层： 120 mm 厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.00 kN/m2 抹灰层： 10 mm 厚混合砂浆 0.0117=0.17kN/m2 合计： 5.72kN/m2 （2） 楼面 面层： 12 厚水磨石（加上 20 厚水泥砂浆打底） 0.65 kN/m2 结构层： 120 厚现浇钢筋混凝土板 0.12m25=3.00kN/m2 3 /mKN 抹灰层： 10 厚混合砂浆 0.01m17=0.17kN/m2 3 /mKN 合计： 3.82kN/m2 （3） 卫生间地面 7 面层找坡层：查荷载规范 2.00kN/m2 结构层： 120 厚现浇钢筋混凝土板 0.1225=3.00kN/m2 抹灰层： 10 厚混合砂浆 0.0117=0.17kN/m2 合计： 5.17kN/m2 （4) 梁自重 1.bh=250 mm500 mm 自重： 0.25m(0.500.12)m25=2.375kN/m 3 /mKN 抹灰层 10 厚混合砂浆： 0.01m(0.500.12)m17=0.21kN/m 3 /mKN 合计： 2.59kN/m 2.bh=200 mm400 mm 自重： 0.20m(0.400.12)m25=1.40kN/m 3 /mKN 抹灰层 10 厚混合砂浆： 0.01m(0.400.12)m217kN/=0.14kN/m 3 m 合计： 1.54kN/m (5) 柱自重 柱：bb=450mm450mm 自重： 0.45m0.45m25kN/=5.06kN/m 3 m 抹灰层 10 厚混合砂浆 0.01m0.45m217kN/=0.15kN/m 3 m 合计： 5.21kN/m 3.2 活荷载 （1） 根据建筑结构荷载规范(GB50009-2012)，活荷载标准值如下表。 表 3.2 活荷载取值表 不上人屋面0.5kN/m2 楼面3.5kN/m2 走廊2.5kN/m2 8 楼梯2.0kN/m2 (2) 雪荷载 =1.00.35 kN/=0.0.35 kN/ k S or su 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者取大者. 3.3 墙自重 外纵墙 ：采用 250 厚加气混凝土砌块 5.5kN/m3,一侧水刷石墙面 0.5 kN/m3,另 一侧为 20mm 厚的抹灰（17 kN/m3） ，则墙面单位面积的重力荷载为： 2333 /215 . 2 /5 . 002 . 0 /1725 . 0 /5 . 5mkNmkNmmkNmmkN (1) 底层： 1. A 轴线上纵墙面积： 2 92.1643 . 38 . 4125 . 18 . 1)945. 0 0 . 48()5 . 0m35 . 5 (mmmmmmmm 2. D 轴线上纵墙面积： 2 06.178135 . 18 . 1)945 . 0 0 .48()5 . 0m35 . 5 mmmmmm（ 3. 1 号轴线上纵墙面积： 2 28.553 . 380 . 1 45 . 18 . 1) 345 . 0 2 . 16()5 . 035 . 5 (mmmmmmmmm 4.10 号轴线上纵墙面积： 2 68.603 . 38 . 125 . 18 . 1) 345 . 0 2 .16()5 . 035. 5(mmmmmmmmm 底层纵墙总面积： 22222 94.45868.6028.5506.178m92.164mmmm 底层纵墙总自重：kNmmkN55.101694.458/215 . 2 22 (2) 标准层： 1. A 轴线上纵墙面积（AD 轴一样）： 2 15.10113158 . 1)945 . 0 48()5 . 0m6 . 3(mmmmmm 2. 1 号轴线上纵墙面积： 2 54.3255 . 18 . 1)345 . 0 2 . 16()5 . 0m6 . 3mmmmmm（ 3. 10 号轴线上纵墙面积： 2 94.3735 . 18 . 1)345 . 0 2 .16()5 . 0m6 . 3mmmmmm（ 标准层纵墙总面积： 2222 78.27294.3754.322101.15mmmm 标准层纵墙总自重： kNmmkN21.60478.272/215 . 2 22 9 (3) 内隔墙： 采用 200 厚蒸压加气混凝土砌块，重度 3 /5 . 5mkN 内隔墙单位面积荷载为： 202 . 0 /172 . 0/5 . 5 33 mmkNmmkN 2 /78 . 1 mkN 底层： 2 19.5452)45 . 0 6 . 648. 048()5 . 035 . 5 (mmmmmmm 底层内墙自重： kNmmkN44.97019.545/78 . 1 22 标准层： 2 09.38061.122)5 . 06 . 3(mmmm 标准层内墙自重： kNmmkN56.67609.380/78 . 1 22 3.4 集中于各楼层标高的重力荷载代表值 Gi 根据抗震规范 （GB500112010） ，顶层的荷载代表值包括：屋面荷载、 50%的屋面雪荷载、顶层纵墙框架自重、顶层半层墙柱自重。 其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载、50%楼面均布荷载、该层纵墙框架 横梁自重、该层上下各半层柱及墙体自重。 各楼层重力荷载代表值 Gi 确定如下： （1） 顶层： 梁：G=横梁次梁走道梁 kNmkNmmkN30.1231 4 . 167m/54. 1300/59. 2 柱：G承重柱/2kNmmkN24.462 2 1 406 . 3/42. 6 墙：外纵墙/2+内隔墙/2 kNkNkN39.640 2 1 )56.67621.604( 板：GkNmkNmmm87.4447/72 . 5 )480 . 320 .48m6 . 6( 2 雪荷载与屋面活荷载取其最大值取； 2 m/5 . 0 kN 可变荷载 G kNmmmmmkN8 .388)480 . 32 0 . 486 . 6(/5 . 0 2 重力荷载代表值 5 G kNkNkNkNkNkN20.69765 . 080.38887.444739.64024.46230.1231 （2） 标准层（二、三、四层）: 10 梁: G = 横 梁 次 梁 走 道梁 kNmkNmmkN30.1231 4 . 167m/54 . 1 330/59 . 2 柱： G承重柱 /2kNmmKN24.462 2 1 406 . 3/42 . 6 墙： G外纵墙+内隔墙 kNkNkN77.128056.67621.604 板： GkNmkNmmm43.2970/82 . 3 ) 0 . 480 . 320 .48m6 . 6( 2 雪荷载与屋面活荷载取其最大值： 2 m/5 . 0 kN 可变荷载 GkNmmmm 6 . 2721) 0 . 480 . 32 0 . 486 . 6(5 . 3 标准层重力荷载代表值= 4 G kNkNkNkNkN04.73055 . 0 6 . 272143.297077.128024.46230.1231 kNGGG04.7305 432 （3） 底层： 梁: G横梁次梁走道梁 kNmkNmmkN30.1231 4 . 167m/54 . 1 330/59 . 2 柱： G承重柱/2 kNmmmkN12.1836) 2 1 6 . 335 . 5 40/42 . 6 （ 墙： G外纵墙+内隔墙/2 kNkNkN77.1501 2 1 44.97055.1016 板： GkNmkNmmm43.2970/82 . 3 ) 0 . 480 . 32 0 . 48m6 . 6( 2 雪荷载与屋面活荷载取其最大值为： 2 m/5 . 0 kN 可变荷载 GkNmmmm6 .2721)480 . 32 0 . 486 . 6(5 . 3 底层重力荷载代表= 1 G kNkNkNkNkN42.89005 . 06 .272143.297077.150112.183630.1231 11 4 横向框架侧移刚度计算 4.1 框架梁柱的线刚度计算 框架梁柱的相对线刚度如图 4.1 所示，作为计算各节点弯矩分配的依据。 在框架结构中，现浇楼板的楼可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效翼缘， 增大梁的有效刚度，减少框架的侧移。为考虑这一有利的作用，在计算梁的截面 惯性矩的时候，对于中框架取 I=2 Io（Io为梁的截面惯性矩） （41） 3 0 /12Ibh （1） 梁柱线刚度： 梁采用 C30 混凝土， 27 /100 . 3mkNEc 边跨梁： mkN m mmmKN l IE c 4 327 c 1009 . 4 6 . 6 )6 . 0(25 . 0 12 1 2/100 . 3 i 中跨梁: mkNmmmmkN l EI ic 4327 102 . 70 . 3/)6 . 0 (2 . 0 12 1 2/100 . 3 底层柱： mkN m mmkN l IE c 4 427 c 1080 . 3 35 . 5 )45 . 0 ( 12 1 2/100 . 3 i 12 标准柱： mkN m mmkN l IE c 4 427 c 1070 . 5 6 . 3 )45 . 0 ( 12 1 2/100 . 3 i （2） 梁柱相对线刚度 令二层以上柱的线刚度 i=1.0，则其余各杆件的相对线刚度为： 左边跨梁： 右边跨梁： 72. 0 1070. 5 1009 . 4 i 4 4 c 72 . 0 1070. 5 1009 . 4 i 4 4 c 中跨梁： 底层柱： 26. 1 1070 . 5 102 . 7 i 4 4 c 67. 0 1070 . 5 1080 . 3 i 4 4 c 13 图 4.1 框架梁柱相对线刚度 4.2 计算柱的侧移刚度 (1) 底层 (4-2) cb kk /k (4-3) k2 k5 . 0 14 由公式（42） 、 （43）可求梁柱线刚度为： A,D 梁柱线刚度为： k07 . 1 67 . 0 72 . 0 k511 . 0 k2 k5 . 0 c mKN h i D c /00.8141 35 . 5 108 . 312 511 . 0 12 2 4 2 c B,C 梁柱的线刚度为： k97 . 2 67 . 0 26. 172. 0 k 70. 0 k2 k5 . 0 c mkN h i D c c /07.11152 35. 5 108 . 312 70 . 0 12 2 4 2 (2) 标准层： (4-4) cb kk2/k (4-5) k2 k 由公式（44） 、 （45）可求梁柱线刚度为： A,D 梁柱的线刚度为：k 72 . 0 12 272. 0 k 265 . 0 k2 k c mkN h i D c /11.13986 6 . 3 1070 . 5 12 2 . 0 12 2 4 2 c B,C 梁柱的线刚度为:k 98 . 1 12 226 . 1 72 . 0 k （ 497 . 0 k2 k c mkN h i D c /56.26230 6 . 3 1070. 512 497 . 0 12 2 4 2 c 故横向框架的侧移刚度见表 41，42 表 41 横向框架 24 层 D 值 15 构件名称 cb kk2/k k2 k c D 值（kN/m） A 柱 0.720.26513986.11 B 柱 1.980.49726230.56 C 柱 1.980.497 26230.56 D 柱 0.720.26513986.11 80433.34 表 42 横向框架底层 D 值 构件名称 cb kk /k k2 k5 . 0 c D 值（kN/m） A 柱 1.070.5118141.00 B 柱 2.970.7011152.07 C 柱 2.970.7011152.07 D 柱 1.070.5118141.00 38586.14 5 水平荷载作用下框架内力、侧移计算 5.1 水平地震作用计算 建筑物高度 19.8m1.4Tg1.40.350.49s，所以考虑顶部附加水平地震作用。 附加水平地震作用力表示为 (5-5) EknF F n 式中 顶部附加地震作用系数 n 顶部附加水平地震作用 n F 表 5.3 顶部附加地震作用系数 )( g sT g TT4 . 1 1 g TT4 . 1 1 35. 007 . 0 08 . 0 1 T (不考虑)0 . 0 19 55 . 0 35 . 0 01 . 0 08 . 0 1 T 55. 002 . 0 08 . 0 1 T 由表格知 1192 . 0 07 . 0 615 . 0 08. 007 . 0 08. 0 1n T 则顶部附加集中力为: kNFF Eknn 79.18390.15411192. 0 kNFF nEk 53.135837.18390.1541 将上述计算结果代入下式即可算得各质点的水平地震作用标准值： (5-6) )3 , 2 , 1()1 ( 1 niF HG HG F nEk n j jj ii i 式中： Gi、Gj分别为集中于质点 i、j 的重力荷载代表值； Hi、Hj分别为质点 i、j 的计算高度。 框架各层层间剪力通过下式计算： (5-7) n ik ki FV 式中： Fk为作用在 k 层楼面处的水平地震作用标准值。 具体计算过程及结果见表 5.3。 各质点水平地震作用及楼层地震剪力沿房屋高度的分布见图 5.1。 5.4 水平地震作用下的位移验算 (1) 水平地震作用下框架结构的层间位移和顶点位移 按下列两式计算： i u u (5-8) s j ijii DVu 1 / (5-9) n k k uu 1 20 具体计算过程及结果见表 5.3。 表 5.3 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 层次 hi （m ） Hi （m ） Gi （kN） GiHi （kNm） GiHi Fi （kN） Vi （kN） m 53.6019.756976.20137780.0336430556.19556.190.001 43.6016.157305.04119776.4336430476.251032.440.002 33.6012.557305.0491678.3336430370.091402.530.003 23.608.957305.0465380.1336430263.931666.460.004 15.355.358900.4247617.2336430192.221858.680.005 楼层最大位移与楼层层高之比为： ，满足位移要求 550 1 1070 1 35. 5 005 . 0 h I (2) 剪重比验算： 为了保证结构的稳定和安全，需要进行结构刚重比和剪重比验算。各层的刚 重比和剪重比见表 2-9. 表 5.4 各层的剪重比 21 层号 (m) i h(kN/m) i D(kN) ii Dh(kN) i Ek V(kN) n i j i G i Ek n j j i V G 53.6517201.91861926.8556.1937791.740.015 43.6517201.91861926.81032.4430815.540.034 33.6517201.91861926.81402.5323510.500.060 23.6517201.91861926.81666.4616205.460.103 15.3529453.5157576.21858.688900.420.209 注：一栏中分子为第 j 层的重力荷载代表值，分母为第 j 层的重力荷载设计值。刚重比计算用() n i j i G kN 重力荷载设计值，剪重比计算用重力荷载代表值。 由表 5.4 可见，各层的剪重比: 均大于 0.015，满足剪重比的要求。014 . 0 41516003 .140 . 1 104.653 2 6 2 0fc1 s hbf M 5.55.5 水平地震作用下框架内力计算 本设计以老师选定的 4 号轴线横向框架内力计算为例，说明计算方法及过程， 其余框架内力计算从略。 本设计采用 D 值法计算水平地震作用下的框架内力。各层柱的侧移刚度以及 各层层间剪力已由前面计算得出，各柱所分配的剪力由下式计算： (5-10) i s j ij ij ij V D D V 1 式中： Vij为第 i 层第 j 根柱所分配的地震剪力； Vi为第 i 层楼层间剪力； 22 Dij为第 i 层第 j 根柱的侧移刚度； 为条 i 层所有柱侧移刚度之和。 s j ij D 1 柱反弯点高度根据下式计算： y(y0 + y1 + y2 + y3)h (5-11) 式中： y0为标准反弯点高度比； y1为某层上下梁线刚度不同时，对 y0的修正值。 y2为上层层高与本层高度不同时，对 y0的修正值； y3为下层层高与本层高度不同时，对 y0的修正值。 因为本设计各层梁截面相同，即线刚度相同，故不需要考虑 y1值，且只有一 二层分别需要考虑 y3、y3。 由柱剪力 Vij和反变点高度 y，按下式计算柱端弯矩： 上端： (5-12) yhVM ij u c 下端： (5-13) yVM ij b c 一榀框架各楼层分得的的水平地震作用力表示为: kNkNV48.76 0 . 48 6 . 6 19.556 5 kNkNV48.65 0 .48 6 . 6 25.476 4 kNkNV89.50 0 . 48 6 . 6 09.370 3 kNkNV29.36 0 . 48 6 . 6 93.263 2 kNkNV43.26 0 . 48 6 . 6 22.192 1 D 值法值法 考虑框架节点转动对侧移刚度和反弯点高度的影响考虑框架节点转动对侧移刚度和反弯点高度的影响 步骤：步骤： （1）计算各层柱的侧移刚度； （2）计算各柱分配的剪力；D ij V （3）确定反弯点高度； （4）计算柱端弯矩；y c M 23 （5）计算梁端弯矩； （6）计算梁端剪力； b M b V （7）计算柱轴力。N 力学求解器计算地震作用 楼层水平地震作用标准值如图 5.2 所示 图 5.2 楼层左震计算简图（kN） 24 水平左震作用下的内力图如图 5.3、5.4、5.5。 图 5.3 左震作用下弯矩图(kNm) 25 图 5.4 左地震作用下剪力图(kN) 26 图 5.5 左地震作用下轴力图(kN) 27 5.6 风荷载作用下框架结构内力和侧移的计算 （1） 风荷载标准值 作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值： 为了简化计算起见，通常将计算单元范围内外墙面的分布荷载化为等量的作 用于楼面集中风荷载，计算公式如下： (5-14) 2 0 BhhW jizszk 式中：基本风压 2 0 mkN35 . 0 -风振系数，因结构高度 H19.8mm%23 . 0 150250 85 bs ASV sv 113 . 0 270 43 . 1 24 . 0 24. 0 yv t f f 95 梁 AB 和 BC 各截面的斜截面受剪承载力配筋计算见表 8-1、8-2 表 8-1 框架斜截面配筋计算（梁 AB） 层五四三二一 (kN) b V72.9397.59113.86128.95144.22 (kN) REb r V61.9982.9596.78109.61121.30 （kN） 0 0.20 cc f bh 400.40（ ） REb r V 400.40 ( ) REb r V 400.40 () REb r V 400.40 ( ) REb r V 400.40 （ REb r V ） 0 0.25() cc f bh kN 500.50 ( ) REb r V 500.50 ( ) REb r V 500.50 () REb r V 505.50 ( ) REb r V 500.50 （ REb r V ） 0 0 (0.42) 1.25 SVREbt yv Ar Vf bh Sf h ） REb r V 400.40 () REb r V 400.40 () REb r V 400.40 () REb r V 400.40 )( bREV r 0 0.25() cc f bh kN 500.50 () REb r V 500.50 () REb r V 500.50 () REb r V 500.50 () REb r V 500.50 () REb r V 0 0 (0.42) 1.25 SVREbt yv Ar Vf bh Sf h 1384.97kN 满足要求。 按及相应的的组合时 max N M kNm , kN 7 . 19M51.1522N 柱的计算长度：m 35 . 5 0 . 1 0 Hl =1522.51 kN 满足要求。 按及相应的的组合时 min N M =916.80kN =46.44kNm min N M 柱的计算长度：m 35 . 5 0 . 1 0 Hl =916.80 kN 满足要求。 8.3.3 边柱正截面承载力计算 （1） 一层 A 柱正截面承载力的计算 及相应的的组合时 max MN kNm kN89.246M44.1096N 柱的计算长度： m 35. 5 0 l 102 =1096.44 满足要求。 按及相应的的组合时 max N M =1595.93kN kNm max N28.22M 柱的计算长度： m 35. 5 0 l =1209.73kN 满足要求。 按及相应的的组合时 min N M =1024.87 kN =46.43kNm min N M 柱的计算长度：m 35 . 5 0 . 1 0 Hl =1024.87kN 满足要求。 106 A A 轴框架柱正截面配筋计算轴框架柱正截面配筋计算 截面一层二层 内力 max M max N min N max M max N min N M(kNm)249.41 59.44 38.47 142.4459.7712.69 N(kN)1089.78 1209.73 793.58 782.32844.16594.27 N(kN)1808.95 1808.95 1808.95 1808.95 1808.95 1808.95 大小偏心大大大大大大 Lo(mm)5350.00 5350.00 5350.00 3600.00 3600.00 3600.00 Eo(mm)286.08 61.42 60.60 227.59 88.51 26.69 Ei(mm)306.08 81.42 80.60 247.59 108.51 46.69 lc/i37.07 37.07 37.07 27.0227.0227.02 0.331 0.369 0.241 0.238 0.257 0.181 As747.98 -531.75 -466.19 -638.57 -1547.96 -1287.10 As min1500.00 1500.00 1500.00 1500.00 1500.00 1500.00 配筋 3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2) 1.45%1.45%1.45%1.45%1.45%1.45% 实配面积 1526.00 1526.00 1526.00 1526.00 1526.00 1526.00 107 A A 轴框架柱正截面配筋计算轴框架柱正截面配筋计算 截面三层四层五层 内力 MNNMNNMNN M(kNm)123.9236.7613.1497.8551.1319.1787.3371.9927.22 N(kN)485.57529.21390.13202.25217.55178.25520.11342.15276.33 N(kN)1808.951808.951808.951808.951808.951808.951808.951808.951808.95 大小偏心大大大大大大大大大 Lo(mm)360036003600360036003600360036003600 Eo(mm)319.01 86.83 42.10 604.76 293.78 134.43 873.44531.90185.22 Ei(mm)339.01 106.83 62.10 624.76 313.78 154.43 964.25650.61242.40 lc/i27.0227.0227.0227.0227.0227.0227.0227.0227.02 0.148 0.161 0.119 0.061 0.066 0.054 0.0210.0530.154 As-218.75 -866.03 -748.39 187.28 -147.51 -270.42 -147.80-452.56-577.21 As min150015001500150015001500150015001500 配筋 3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2)3B25(2) 1.45%1.45%1.45%1.45%1.45%1.45%1.45%1.45%1.45% 实配面积 1526.00 1526.00 1526.00 1526.00 1526.00 1526.00 1526.001526.001526.00 108 B B 轴框架柱正截面配筋计算轴框架柱正截面配筋计算 截面一层二层 内力 MNNMNN M(kNm)264.86 50.14 1125.96 155.8530.1830.94 N(kN)1384.97 1717.48 50.31 1000.591234.82841.72 N(kN)1808.95 1808.95 1808.95 1808.95 1808.95 1808.95 大小偏心大大大大大大 Lo(mm)5350.00 5350.00 5350.00 36003003600 Eo(mm)239.05 44.07 55.85 194.70 30.55 45.95 Ei(mm)259.05 64.07 75.85 214.70 50.55 65.95 lc/i37.07 37.07 37.07 27.0227.0227.02 0.421 0.522 0.342 0.304 0.375 0.256 A